Bass-Management Teil 1

Raumakustik: Verbesserte Wiedergabe tiefer Frequenzen

HMP Architekten + Ingenieure / concept-A, Klein + Hummel
5.1-Mehrkanal-Regie- und Schnittraum: Eine typische Anwendung für ein Bass- Management

Für viele ist der Subwoofer nach wie vor nur eine Notlösung, um den Frequenzbereich der Abhörlautsprecher nach unten zu erweitern, wenn es aus finanziellen oder geometrischen Gründen nicht möglich ist, Lautsprecher einzusetzen, die in der Lage sind, den gesamten Frequenzbereich abzustrahlen.

Was wenig bekannt ist: Ein gekonnt eingesetztes Bass-Management stellt vor allem bei kleinen (und in der Regel tieffrequent problematischen) Räumen ein sehr vielseitiges Werkzeug dar, um das Übertragungsverhalten im tieffrequenten Bereich grundlegend zu verbessern. Ein Bass-Management ist zwar kein Ersatz für klassische raumakustische Maßnahmen, aber es bietet eine effektive und kostengünstige Möglichkeit, raumakustische Maßnahmen zu unterstützen.

Die Grundidee des Bass-Managements basiert auf der Erkenntnis, dass tiefe Frequenzen nicht ortbar sind. Unter dieser Voraussetzung ist es nicht zwingend erforderlich, die tieffrequenten Anteile eines Signals von der gleichen Position aus abzustrahlen wie die mittel- und hochfrequenten Anteile. Dadurch ist es möglich, die tieffrequenten Anteile der Hauptlautsprechersignale durch eine Weiche abzutrennen und gebündelt über einen gemeinsamen Subwoofer wiederzugeben.

Ob nun tieffrequente Signale tatsächlich nicht ortbar sind, hängt allerdings zunächst davon ab, wie tieffrequent die Signale sind, vor allem aber auch von der Größe und der akustischen Gestaltung des Raumes und der Art und Positionierung der Schallquellen. Die notwendigen Filter- und Anschlussmöglichkeiten für ein Bass-Management sind häufig bereits im Subwoofer vorhanden. Ist die Option nicht vorgesehen, kann die Signalverarbeitung durch einen externen Bass-Management-Controller übernommen werden.

Der Signalfluss eines externen Bass-Management-Controllers (Klein + Hummel PRO M 68)

Die Abbildung zeigt den Signalfluss des externen Bass-Management-Controllers Klein + Hummel PRO M 68. Die Eingangssignale der fünf Hauptkanäle werden durch das Weichensystem im Frequenzbereich aufgetrennt. Die Signalanteile oberhalb der Trennfrequenz werden den einzelnen Hauptlautsprechern zugeführt. Die unterhalb der Trennfrequenz liegenden Anteile werden zusammengeführt und gemeinsam mit dem LFE-(low frequency effect)-Signal über den Subwoofer wiedergegeben. Erkennbar sind im Signalfluss noch vielfältige Möglichkeiten zur Anpassung an die räumlichen Voraussetzungen sowie die Möglichkeit, zu Kontrollzwecken das Bass- Management zu deaktivieren und alle Lautsprecher diskret breitbandig zu betreiben. Es geht hier aber nicht um die Details bestimmter Controller – da gibt es unterschiedlichste Möglichkeiten und Bedienoberflächen – sondern um deren sinnvollen Einsatz und grundsätzliche Vor- und Nachteile eines Bass-Managements.

Wie bereits in früheren Folgen beschrieben, bietet die Positionierung der Lautsprecher und der Abhörposition eine Möglichkeit, ganz erheblich Einfluss auf die Anregung der Raummoden durch die Lautsprecher zu nehmen.Vor allem in kleinen Räumen hat aufgrund der geringen Eigenfrequenzdichte die Positionierung von Schallquellen und Empfängern einen großen Einfluss auf die Übertragungsfunktionen der Abhöranordnung. Durch ein Verschieben der Lautsprecher und des Abhörpunktes lässt sich vor allem die tieffrequente Wiedergabe optimieren. Nun sind dem Verschieben der Lautsprecher im Normalfall durch die Raumgröße, die geometrischen Vorgaben und die technischen Einbauten praktische Grenzen gesetzt.

Bekanntlich ist es im Zweikanal-Stereo von größter Bedeutung, die Lautsprecher und den Abhörpunkt auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks, also im Winkel von 60° zueinander zu positionieren. Oberstes Gebot bei der Gestaltung von Regieräumen ist die Symmetrie des Raumes. Das bedeutet, die Möglichkeiten zur Veränderung der Positionen beschränken sich darauf, den Abhörpunkt weiter nach vorn oder weiter nach hinten zu schieben, die Stereobasisbreite zu verändern oder die gesamte Abhöranordnung zu drehen. Bei 5.1-Abhöranordnungen sitzen die Lautsprecher auf einem Kreis um den Abhörpunkt, was die Möglichkeiten, irgendetwas zu verschieben, noch wesentlich weiter einschränkt. Die Positionierung des Subwoofers ist aber relativ frei, seine optimale Position lässt sich durch akustische Messung der Anregung der Raummoden durch den Subwoofer festlegen. Dadurch bietet die Positionierung des Subwoofers beim Einsatz des Bass-Managements einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der akustischen Gestaltung des Raumes und die Übertragungsfunktion lässt sich in weit größerem Umfang optimieren.

Nach der Optimierung steht der Subwoofer in den seltensten Fällen genau in der Raummitte, da hier typischerweise für eine relativ große Zahl von Eigenfrequenzen Schalldruckminima auftreten, in denen ein konventioneller Subwoofer das Schallfeld schlecht anregen kann und dadurch Einbrüche in der Übertragungsfunktion entstehen. Allerdings sollte man bei der Positionierung immer die Phasenbeziehung zwischen dem Subwoofer und den Hauptlautsprechern im Auge behalten, um ungünstige Interferenzen zu vermeiden. Zur Anpassung der Phase kommen wir in der nächsten Folge. Ein weiterer Vorteil des Bass-Managements besteht darin, dass, nachdem ja der Tieftonbereich aller Kanäle über den gleichen Lautsprecher und an derselben Position im Raum abgestrahlt wird, die Übertragungsfunktionen aller Kanäle in diesem Frequenzbereich zwangsläufig identisch sind. Bei breitbandigem Betrieb der Lautsprecher ist das bedingt durch die unterschiedliche Positionierung der Schallquellen im Schallfeld nahezu unmöglich.

Entscheidend: die Trennfrequenz 

Die Trennfrequenz entscheidet über den Erfolg des Bass-Managements. Eine variable Trennfrequenz bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad, allerdings sollte man bei der Wahl ein paar grundlegende Dinge beachten. Trennfrequenzen im Bereich von 80 Hz bis 160 Hz sind üblich.Wird die Trennfrequenz des Subwoofers zu hoch angesetzt, wird der Subwoofer als eigene Signalquelle geortet. Das Klangbild zerfällt. Die optimale Trennfrequenz hängt von der Raumgröße, von der Bedämpfung des Raumes, von der Stereobasisbreite, vom Typ der Lautsprecher und von der Positionierung des Subwoofers ab. Erfahrungsgemäß ist es in kleinen Räumen schwieriger, den Subwoofer zu orten, das heißt es besteht eine größere Freiheit in der Positionierung und die Trennfrequenz kann etwas höher angesetzt werden.

Die besten Ergebnisse werden in der Regel mit Trennfrequenzen von 80 bis 90 Hz erzielt. Allerdings sollte man die tatsächliche Entscheidung durch Messung und ausgiebiges Anhören treffen. Wichtig ist die Anpassung der Phasenlage des Subwoofers an die der Hauptlautsprecher, damit es um die Trennfrequenz herum zu einer einwandfreien Addition und nicht zu einer gegenseitigen Auslöschung der Signale des Subwoofers und der Hauptlautsprecher kommt. Hilfreich bei der Einrichtung und Optimierung eines Bass-Managements ist ein geeignetes Messgerät. In der Regel ist es sinnvoll, sich professionelle Hilfe mitsamt Messgerät zu holen.

Weiter geht´s mit dem zweiten Teil zum Thema Bass-Management.

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